आवेशित कण क्षेत्र, विद्युत चुम्बकीय और इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र और उनके घटक
कण और क्षेत्र दो प्रकार के पदार्थ हैं। कणों की परस्पर क्रिया की एक विशेषता यह है कि यह उनके सीधे संपर्क में नहीं, बल्कि उनके बीच एक निश्चित दूरी पर होती है।
यह इस तथ्य के कारण है कि कण उस क्षेत्र से संबंधित हैं जो उन्हें घेरता है और उनके बीच की बातचीत को निर्धारित करता है। इस प्रकार, कण अपने क्षेत्रों के माध्यम से बातचीत करते हैं।
असतत कणों के विपरीत, क्षेत्र लगातार अंतरिक्ष में वितरित किए जाते हैं। कुछ अंतःक्रियाएँ प्रकृति में दोहरी होती हैं। इसलिए, उदाहरण के लिए, एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र जो अंतरिक्ष में तरंगों के रूप में फैलता है, एक साथ असतत कणों - फोटॉन के रूप में पाया जाता है।
प्रकृति में, विभिन्न प्रकार के क्षेत्र हैं: गुरुत्वाकर्षण (गुरुत्वाकर्षण), मैग्नेटोस्टैटिक, इलेक्ट्रोस्टैटिक, परमाणु, आदि। प्रत्येक क्षेत्र विशिष्ट, निहित गुणों की विशेषता है।
दो प्रकार के पदार्थ - कण और क्षेत्र - के बीच एक आंतरिक संबंध होता है, जो मुख्य रूप से इस तथ्य में प्रकट होता है कि कणों की स्थिति में कोई भी परिवर्तन सीधे क्षेत्र में परिलक्षित होता है (और इसके विपरीत, क्षेत्र में कोई भी परिवर्तन कणों को प्रभावित करता है। ), साथ ही सामान्य गुणों की उपस्थिति में: द्रव्यमान, ऊर्जा, संवेग या संवेग, आदि।
साथ ही, कण एक क्षेत्र में बदल सकते हैं, और क्षेत्र एक ही कण में। इन सब से पता चलता है कि पदार्थ और क्षेत्र दो प्रकार के पदार्थ हैं।
इसके अलावा, क्षेत्रों और कणों के बीच अंतर होता है, जो हमें उन्हें विभिन्न प्रकार के पदार्थ के रूप में मानने की अनुमति देता है।
यह अंतर इस तथ्य में निहित है कि प्राथमिक कण असतत होते हैं और एक निश्चित मात्रा पर कब्जा कर लेते हैं, वे अन्य कणों के लिए अभेद्य होते हैं: एक ही मात्रा को विभिन्न निकायों और कणों द्वारा कब्जा नहीं किया जा सकता है। क्षेत्र निरंतर हैं और उच्च पारगम्यता है: विभिन्न प्रकार के क्षेत्र एक ही मात्रा में अंतरिक्ष में एक साथ स्थित हो सकते हैं।
कण और पिंड बाहरी बलों के प्रभाव में अंतरिक्ष में गति कर सकते हैं, त्वरित या धीमा हो सकते हैं, अर्थात अंतरिक्ष में कणों की गति की गति भिन्न हो सकती है। क्षेत्र समान गति से अंतरिक्ष में फैलते हैं, उदाहरण के लिए निर्वात में - प्रकाश की गति के बराबर गति से।
चूंकि कण और क्षेत्र एक-दूसरे से निकटता से संबंधित हैं और एक पूरे का गठन करते हैं, अंतरिक्ष में एक कण और उसके क्षेत्र के बीच एक सटीक सीमा स्थापित करना असंभव है।
हालांकि, अंतरिक्ष के एक बहुत छोटे क्षेत्र को निर्दिष्ट करना संभव है जिसमें असतत कण के गुण प्रकट होते हैं। इस अर्थ में, सशर्त रूप से आयामों को निर्धारित करना संभव है प्राथमिक कण… निर्दिष्ट क्षेत्र के बाहर अंतरिक्ष में, यह माना जा सकता है कि केवल प्राथमिक कण से जुड़ा एक क्षेत्र है।
विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र और इसके घटक
इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में, एक क्षेत्र माना जाता है जो कणों को ले जाने के कारण होता है विद्युत शुल्क… ऐसे क्षेत्र को इलेक्ट्रोमैग्नेटिक कहा जाता है। इस क्षेत्र के प्रसार से जुड़ी घटनाओं को विद्युत चुम्बकीय घटना कहा जाता है।
एक नाभिक के चारों ओर एक परमाणु में घूमने वाले इलेक्ट्रॉन एक विद्युत क्षेत्र के माध्यम से प्रोटॉन के साथ बातचीत करते हैं, जबकि एक ही समय में उनका संचलन एक विद्युत प्रवाह के बराबर होता है, जो कि अनुभव से पता चलता है, हमेशा एक चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति से जुड़ा होता है।
इसलिए, जिस क्षेत्र के माध्यम से परमाणु के प्राथमिक कण एक दूसरे के साथ संपर्क करते हैं, अर्थात विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में दो क्षेत्र होते हैं: विद्युत और चुंबकीय। ये क्षेत्र आपस में जुड़े हुए हैं और एक दूसरे से अविभाज्य हैं।
बाह्य रूप से, मैक्रोस्कोपिक परीक्षा के तहत विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र कुछ मामलों में एक स्थिर क्षेत्र के रूप में और अन्य मामलों में एक वैकल्पिक क्षेत्र के रूप में प्रकट होता है।
किसी दिए गए पदार्थ के परमाणुओं की स्थिर अवस्था में, दोनों विद्युत क्षेत्र (इस मामले में परमाणुओं में क्षेत्र पूरी तरह से अलग-अलग संकेतों के समान आवेशों से जुड़ा होता है) और चुंबकीय क्षेत्र (इलेक्ट्रॉन कक्षाओं के अराजक अभिविन्यास के कारण) बाह्य अंतरिक्ष का पता नहीं चला है।
हालाँकि, यदि परमाणु में संतुलन गड़बड़ा जाता है (एक आयन बनता है, अराजक गति पर निर्देशित गति आरोपित होती है, चुंबकीय पदार्थों की प्राथमिक धाराएँ एक दिशा में उन्मुख होती हैं, आदि), तो इस पदार्थ के बाहर क्षेत्र का पता लगाया जा सकता है।इसके अतिरिक्त, यदि निर्दिष्ट स्थिति को अपरिवर्तित बनाए रखा जाता है, तो फ़ील्ड विशेषताओं का एक मान होता है जो समय के साथ स्थिर रहता है। ऐसे क्षेत्र को स्थिर क्षेत्र कहा जाता है।
कई मामलों में मैक्रोस्कोपिक परीक्षा के दौरान स्थिर क्षेत्र केवल एक घटक के रूप में होता है: या तो विद्युत क्षेत्र के रूप में (उदाहरण के लिए, स्थिर आवेशित पिंडों का क्षेत्र), या चुंबकीय क्षेत्र के रूप में (के लिए) उदाहरण, स्थायी चुम्बकों का क्षेत्र)।
एक स्थिर विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के घटक गतिमान आवेशित कणों से अविभाज्य होते हैं: विद्युत घटक विद्युत आवेशों से जुड़ा होता है, और चुंबकीय घटक गतिमान कणों के साथ (चारों ओर) होता है।
आवेशित कणों, प्रणालियों या स्थिर क्षेत्रों के घटकों के बदलते या दोलन गति के परिणामस्वरूप एक चर विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र बनता है। ऐसे उच्च-आवृत्ति क्षेत्र की एक विशेषता यह है कि इसके उत्पन्न होने के बाद (किसी स्रोत से उत्सर्जित होने के बाद), यह स्रोत से अलग हो जाता है और तरंगों के रूप में पर्यावरण में प्रवेश करता है।
इस क्षेत्र का विद्युत घटक एक मुक्त अवस्था में मौजूद होता है, जो भौतिक कणों से अलग होता है और इसमें एक भंवर चरित्र होता है। एक ही क्षेत्र चुंबकीय घटक है: यह एक मुक्त अवस्था में भी मौजूद है, जो गतिमान आवेशों (या विद्युत प्रवाह) से जुड़ा नहीं है। हालाँकि, दोनों क्षेत्र एक अविभाज्य संपूर्ण का प्रतिनिधित्व करते हैं और अंतरिक्ष में गति की प्रक्रिया में लगातार एक दूसरे में परिवर्तित हो जाते हैं।
चर विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का पता उसके प्रसार के मार्ग में स्थित कणों और प्रणालियों पर प्रभाव से लगाया जाता है, जिसे एक दोलन गति में सेट किया जा सकता है, साथ ही उन उपकरणों के माध्यम से जो विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की ऊर्जा को दूसरे प्रकार की ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं। (उदाहरण के लिए, थर्मल)।
एक विशेष मामला जीवित प्राणियों के दृश्य अंगों पर इस क्षेत्र की क्रिया है (प्रकाश विद्युत चुम्बकीय तरंगें हैं)।
विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के घटक - बिजली और चुंबकीय क्षेत्र विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र से पहले और एक दूसरे से स्वतंत्र रूप से खोजे और अध्ययन किए गए थे: तब उनके बीच कोई संबंध नहीं खोजा गया था। इससे यह तथ्य सामने आया कि दोनों क्षेत्रों को स्वतंत्र माना गया।
सैद्धांतिक विचार, फिर प्रयोग द्वारा पुष्टि की गई, यह दर्शाता है कि विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के बीच एक अटूट संबंध है, और कोई भी विद्युत या चुंबकीय घटना हमेशा विद्युत चुम्बकीय होती है।
यह सभी देखें: विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र: अंतर क्या हैं?
इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र
केवल एक विद्युत क्षेत्र को एक निर्वात या एक ढांकता हुआ माध्यम में पृथक पिंडों के चारों ओर पाया जाता है जो पर्यवेक्षक के सापेक्ष स्थिर होते हैं जो अंतरिक्ष और समय में अपरिवर्तित (स्थूल अर्थों में) परमाणुओं के आयनीकरण के दौरान प्राप्त एक ही संकेत के विद्युत आवेश होते हैं ( विद्युतीकरण देखने के परिणामस्वरूप - निकायों का विद्युतीकरण, आवेशों की परस्पर क्रिया.ऐसे क्षेत्र को विद्युतस्थैतिक कहते हैं।
एक इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र एक प्रकार का स्थिर विद्युत क्षेत्र है और इससे भिन्न होता है कि इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र का कारण बनने वाले प्राथमिक आवेशित कण केवल अराजक गति में होते हैं, जबकि स्थिर क्षेत्र अराजक गति पर आरोपित इलेक्ट्रॉनों की निर्देशित गति से निर्धारित होता है।
इस क्षेत्र में, विशेषताओं की स्थिरता क्षेत्र में आवेशों के वितरण के निरंतर पुनरुत्पादन (संतुलन प्रक्रिया) के कारण होती है।
एक इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र में, अलग-अलग दिशाओं में निरंतर अराजक गति में बड़ी संख्या में विशिष्ट रूप से आवेशित कणों की सामान्य क्रिया को आवेशित शरीर के बाहर एक ही संकेत के विद्युत आवेश वाले क्षेत्र के रूप में माना जाता है जो समय के साथ नहीं बदलता है।
इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र में चुंबकीय घटक का प्रभाव बाह्य अंतरिक्ष में आवेश वाहकों की अराजक गति के कारण पारस्परिक रूप से निष्प्रभावी हो जाता है और इसलिए इसका पता नहीं चलता है।
इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र की एक विशिष्ट विशेषता स्रोत और नाली निकायों की उपस्थिति है, जिन्हें विभिन्न संकेतों के अतिरिक्त प्रभार दिए जाते हैं (जिस निकाय से यह क्षेत्र प्रवाहित होता है और जिसमें यह प्रवाहित होता है)।
इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र और विद्युतीकृत निकाय, जो क्षेत्र के स्रोत और सिंक हैं, एक दूसरे से अविभाज्य हैं, एक भौतिक इकाई का प्रतिनिधित्व करते हैं।
इसमें इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र वैकल्पिक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के विद्युत घटक से भिन्न होता है, जो एक मुक्त अवस्था में विद्यमान है, एक भंवर चरित्र है, जिसका कोई स्रोत और नाली नहीं है।
इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र की इस स्थिति को बनाए रखने के लिए कोई ऊर्जा खर्च नहीं की जाती है। यह केवल तभी जरूरी है जब यह क्षेत्र स्थापित हो (यह एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र को लगातार उत्सर्जित करने के लिए ऊर्जा लेता है)।
इस क्षेत्र में रखे स्थिर आवेशित पिंडों पर कार्य करने वाले यांत्रिक बल द्वारा एक इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र का पता लगाया जा सकता है, साथ ही स्थिर धात्विक निकायों पर इलेक्ट्रोस्टैटिक आवेशों को प्रेरित या निर्देशित करके और इस क्षेत्र में स्थित स्थिर ढांकता हुआ पिंडों के ध्रुवीकरण द्वारा।
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